(精品)材料科学基础_高分子材料.ppt

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1、13 高分子材料高分子材料u13.1 13.1 高分子材料的合成与生产高分子材料的合成与生产u13.2 13.2 高分子材料的性能特点高分子材料的性能特点u13.3 13.3 常用高分子材料及其应用常用高分子材料及其应用113.1 13.1 高分子材料的合成与生产高分子材料的合成与生产一一.高分子的合成高分子的合成1.1.加聚反应加聚反应（addition polymerizationaddition polymerization）2.2.缩聚反应（缩聚反应（polycondensationpolycondensation）213.1 13.1 高分子材料的合成与生产高分子材料的合成与生产常用

2、的加工方法常用的加工方法挤出成型挤出成型注射成型注射成型压缩成型压缩成型压注成型压注成型吹塑成型吹塑成型浇铸成型浇铸成型发泡成型：机械、物理、化学发泡成型：机械、物理、化学冷塑（冷压烧结）冷塑（冷压烧结）二二.高分子材料制品的生产高分子材料制品的生产313.1 13.1 高分子材料的合成与生产高分子材料的合成与生产三、高分子材料的分类三、高分子材料的分类按高聚物的热行为按高聚物的热行为1.热固性高聚物热固性高聚物2.热塑性高聚物热塑性高聚物按性能和用途按性能和用途1.塑料塑料2.橡胶橡胶3.纤维纤维4.胶粘剂胶粘剂5.涂料涂料6.泡沫材料泡沫材料按来源按来源1.天然高聚物天然高聚物2.合成高聚

3、物合成高聚物按主链结构按主链结构1.碳链高分子化合物碳链高分子化合物2.杂链高分子化合物杂链高分子化合物3.元素有机高分子化合物元素有机高分子化合物4.元素无机高分子化合物元素无机高分子化合物高分子化合物高分子化合物413.2 13.2 高分子材料的性能特点高分子材料的性能特点（1）玻璃态（）玻璃态（TTg）（2）高弹态）高弹态(TgTTf)一、高分子材料的力学状态一、高分子材料的力学状态5二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能（一）高分子材料的粘弹性（一）高分子材料的粘弹性1.1.蠕变蠕变6二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能2 2、应力松弛、应力松弛（一）高分子材料的粘弹性（一）高分

4、子材料的粘弹性7二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能3 3、滞后、滞后（一）高分子材料的粘弹性（一）高分子材料的粘弹性8二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能4 4、内耗、内耗S高聚物材料在交变应力作用下，因滞后现象而引高聚物材料在交变应力作用下，因滞后现象而引起一部分能量以热的形式损耗掉，这部分能量损耗起一部分能量以热的形式损耗掉，这部分能量损耗称为内耗称为内耗S高聚物材料在拉伸与回缩过程中，外界对高聚物高聚物材料在拉伸与回缩过程中，外界对高聚物所做的功大于高聚物向外界做的功，二者之差为克所做的功大于高聚物向外界做的功，二者之差为克服分子间内摩擦所损耗的功，即内耗。服分子间内摩擦所损耗

5、的功，即内耗。（一）高分子材料的粘弹性（一）高分子材料的粘弹性9二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能高分子材料的应力应变曲线高分子材料的应力应变曲线10二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能（二）弹性（二）弹性高聚物的弹性形变可分为普弹形变和高弹形变。高弹形变是处于高聚物的弹性形变可分为普弹形变和高弹形变。高弹形变是处于高弹态的高聚物所独有的性能，它来源于高分子链中链段的运动，高弹态的高聚物所独有的性能，它来源于高分子链中链段的运动，表现为在较小的外力作用下却能产生较大的形变。表现为在较小的外力作用下却能产生较大的形变。决定高弹性的基本因素决定高弹性的基本因素大分子链的柔顺性：柔顺性越好

6、，弹性越高大分子链的柔顺性：柔顺性越好，弹性越高大分子大分子链链的聚集态的聚集态：处于结晶态的高聚物不会有高弹性，只有：处于结晶态的高聚物不会有高弹性，只有那些由柔性高分子链组成的处于无定形态的高聚物，才具有高那些由柔性高分子链组成的处于无定形态的高聚物，才具有高弹性。弹性。大分子链间的交联程度大分子链间的交联程度：大分子链间的适度交联，可使之保大分子链间的适度交联，可使之保持高弹性持高弹性分子质量：分子质量的增大，有利于扩大高弹性的温度范围分子质量：分子质量的增大，有利于扩大高弹性的温度范围11二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能（三）高分子材料的主要力学性能指标（三）高分子材料的主要力

7、学性能指标强度指标：抗拉强度、抗弯强度、疲劳强强度指标：抗拉强度、抗弯强度、疲劳强度、剥离强度度、剥离强度塑性指标：断后伸长率、断面收缩率塑性指标：断后伸长率、断面收缩率韧性指标：冲击强度、冲击韧度韧性指标：冲击强度、冲击韧度 硬度指标：邵氏硬度硬度指标：邵氏硬度12二、高分子材料的性能二、高分子材料的性能（四）高分子材料的物理化学性能（四）高分子材料的物理化学性能物理性能物理性能导热性：良好导热性：良好耐热性：耐热性：TgTg、TmTm越越高，耐热性越好高，耐热性越好导电性：电绝缘体导电性：电绝缘体耐磨性：良好耐磨性：良好静电性：有静电静电性：有静电化学性能化学性能耐蚀性耐蚀性:良好良好热稳

8、定性：具有环状、热稳定性：具有环状、梯形和元素有机结构的热梯形和元素有机结构的热稳定性好稳定性好胶粘性：可作胶粘剂和胶粘性：可作胶粘剂和涂料涂料溶解性：对某些溶剂可溶解性：对某些溶剂可溶解或溶胀溶解或溶胀13三、高分子材料的老化与防止三、高分子材料的老化与防止特征特征由于大分子链之间产生交联，使高分由于大分子链之间产生交联，使高分子化合物从线型结构或支链子化合物从线型结构或支链型结构转变为体型结构，性能变僵、变脆，丧失弹性等型结构转变为体型结构，性能变僵、变脆，丧失弹性等由于大分子链的裂解，使高聚物分子链长度减短，分子质量降低，由于大分子链的裂解，使高聚物分子链长度减短，分子质量降低，性能变软

9、、变粘、脱色、丧失机械强度等性能变软、变粘、脱色、丧失机械强度等原因原因内因：主要是指组成高分子材料的基本成分、配方条件、高聚物内因：主要是指组成高分子材料的基本成分、配方条件、高聚物本身的化学结构和物理结构等本身的化学结构和物理结构等外因：主要是指外界环境因素，包括物理因素、化学因素、生物外因：主要是指外界环境因素，包括物理因素、化学因素、生物因素等因素等老老化化是指高累物材料在加工、储存和使用过程中，由于内外因素的综是指高累物材料在加工、储存和使用过程中，由于内外因素的综合作用，使高聚物失去原有性能而丧失使用价值的过程。合作用，使高聚物失去原有性能而丧失使用价值的过程。（一）老化（一）老化

10、14三、高分子材料的老化与防止三、高分子材料的老化与防止改进聚合与加工工艺，减少老化弱点改进聚合与加工工艺，减少老化弱点：提高单体与提高单体与高聚物的纯度，尽可能避免杂质引入，减少大分子的支链和高聚物的纯度，尽可能避免杂质引入，减少大分子的支链和不饱和结构不饱和结构改性高分子材料，引进耐老化结构改性高分子材料，引进耐老化结构：对高聚物进行对高聚物进行交联改性或共聚改性等交联改性或共聚改性等物理防护物理防护:在材料表面镀上一层金属或喷涂一层耐老化在材料表面镀上一层金属或喷涂一层耐老化的涂料、石腊等保护层，以隔绝材料与外界的接触。的涂料、石腊等保护层，以隔绝材料与外界的接触。添加防老剂添加防老剂:

11、在高分子材料中引入各种稳定剂，例如抗在高分子材料中引入各种稳定剂，例如抗氧剂、防老剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、光屏蔽剂等抑制氧剂、防老剂、热稳定剂、紫外线吸收剂、光屏蔽剂等抑制老化反应的发生老化反应的发生（二）老化的防止（二）老化的防止1513.3 13.3 常用高分子材料及其应用常用高分子材料及其应用一、塑料一、塑料（一）塑料的分类与组成（一）塑料的分类与组成塑料的组成塑料的组成树脂、树脂、填充剂、增塑剂填充剂、增塑剂稳定剂、增色剂、润滑剂、固化剂稳定剂、增色剂、润滑剂、固化剂其他其他:还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。16一、塑料一、塑料（一）塑料的分类与组成（一

12、）塑料的分类与组成塑料的分类塑料的分类按塑料热性质分类按塑料热性质分类热塑性塑料热塑性塑料热塑性塑料热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成形。它包受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成形。它包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚苯醚、聚四氟乙烯等。热固性塑料热固性塑料热固性塑料热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，不可再生。具有更好耐热性和抗蠕变能力。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树不可再生。具有更好耐热性和抗蠕变能力

13、。常用热固性塑料有酚醛树脂、环氧树脂、氨基树脂、有机硅树脂等。脂、氨基树脂、有机硅树脂等。按塑料的功能和用途分类按塑料的功能和用途分类通用塑料通用塑料通用塑料通用塑料：产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙产量大用途广价格低的塑料。主要包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，产量占塑料总产量的烯、聚丙烯、酚醛塑料、氨基塑料等，产量占塑料总产量的75%以上。以上。工程塑料工程塑料工程塑料工程塑料：具有较高性能，能替代金属制造机械零件和程构件的塑料。聚酰胺、具有较高性能，能替代金属制造机械零件和程构件的塑料。聚酰胺、ABS、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙

14、烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。、聚甲醛、聚碳酸酯、聚砜、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、环氧树脂等。功能塑料功能塑料功能塑料功能塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。导电塑料、导磁塑料、感光塑料等。17一、塑料一、塑料18一、塑料一、塑料19一、塑料一、塑料20二、二、橡胶橡胶（一）一）橡胶的组成橡胶的组成生胶生胶：生胶是指无配合剂、未经硫化的橡胶。按生胶是指无配合剂、未经硫化的橡胶。按原料来源有天然橡胶和合成橡胶。原料来源有天然橡胶和合成橡胶。配合剂配合剂：用来改善橡胶的某些性能用来改善橡胶的某些性能增强材料：增强材料：主要有纤维织品、钢丝加工制成的帘主要有纤维织品、钢丝加工制成的帘布、丝

15、绳、针织品等类型布、丝绳、针织品等类型21二、二、橡胶橡胶（二）二）橡胶的分类橡胶的分类按原料来源分类按原料来源分类A天然橡胶：天然橡胶：具有较高的弹性、较好的力学性能、具有较高的弹性、较好的力学性能、良好的电绝缘性及耐碱性。主要用于制造轮胎、良好的电绝缘性及耐碱性。主要用于制造轮胎、胶带、胶管等胶带、胶管等A 合成橡胶合成橡胶：由单聚体聚合而成，七大品种：由单聚体聚合而成，七大品种按性能和用途分类按性能和用途分类A 通用橡胶：通用橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶等丁腈橡胶等A 特种橡胶特种橡胶：用于耐热、耐蚀等特殊环境，聚氨：用于耐热、耐蚀等特殊环境

16、，聚氨酯、硅橡胶、氟橡胶等酯、硅橡胶、氟橡胶等22二、二、橡胶橡胶（二）二）橡胶的分类橡胶的分类2324三、三、合成纤维合成纤维（一）纤维的分类（一）纤维的分类按原料来源分类按原料来源分类A天然纤维：天然纤维：动物纤维（毛）、植物纤维（棉麻）、动物纤维（毛）、植物纤维（棉麻）、矿物纤维（石棉）矿物纤维（石棉）A 化学纤维化学纤维人造纤维：用自然界的纤维加工制成合成纤维：人造纤维：用自然界的纤维加工制成合成纤维：以石油、煤、天然气为原料制成的以石油、煤、天然气为原料制成的按性能和用途分类按性能和用途分类A 通用纤维：通用纤维：锦纶、涤纶、腈纶等锦纶、涤纶、腈纶等A 特种纤维特种纤维：功能纤维、耐热纤维、光导纤维、光：功能纤维、耐热纤维、光导纤维、光致变色纤维等致变色纤维等25三、三、合成纤维合成纤维（二）纤维的应用（二）纤维的应用26四、四、胶粘剂胶粘剂（一）胶粘剂的分类（一）胶粘剂的分类27五、五、涂料涂料（一）涂料（漆）的分类（一）涂料（漆）的分类1.1.清漆类清漆类由油料、树脂、溶剂、干燥剂等组成的涂料由油料、树脂、溶剂、干燥剂等组成的涂料包括油基清漆、树脂清漆包括油基清漆、树脂清漆2.2.色漆类色漆类底漆：防锈底漆、腻子底漆：防锈底漆、腻子面漆：调和漆、磁漆面漆：调和漆、磁漆28